close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5011

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5011
(13) C1
(19)
7
(51) H 02K 57/00,
(12)
F 03G 7/10
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
(21) Номер заявки: a 19990214
(22) 1999.03.04
(46) 2003.03.30
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
(71) Заявители: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
(72) Авторы: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
(73) Патентообладатели: Кузнецов Владимир Васильевич; Сычик Василий Андреевич (BY)
BY 5011 C1
(57)
Электростанция, содержащая движитель, редуктор, электрогенератор, блок питания и блок
управления, отличающаяся тем, что движитель выполнен в виде системы инерционных масс,
которые кинематически связаны с редуктором с возможностью движения по замкнутому циклу
под действием сил тяжести, при этом электростанция снабжена электроприводом для возможности совершения инерционными массами возвратно-поступательного движения, работа которого обеспечивается блоком управления, а блок питания выполнен в виде аккумуляторной
батареи постоянного тока, связанной входом с электрогенератором, а выходом - с электроприводом.
Фиг. 1
BY 5011 C1
(56)
SU 1824479 A1, 1993.
SU 1698362 A1, 1991.
RU 93039110 A, 1996.
RU 93056706 A, 1996.
RU 94003087 A, 1995.
EP 0032963 A1, 1981.
JP 04175471 A, 1992.
JP 56121882 A, 1981.
JP 62010478 A, 1987.
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при строительстве локальных электростанций с движителями гравитационного типа.
Известна электростанция [1], которая содержит движитель-гидроагрегат с турбиной,
электрогенератор, систему трубопроводов, сепаратор, теплообменник, нагнетательный
насос. Недостатками такой электростанции являются: сложность конструкции, невысокие
надежность в работе и коэффициент полезного действия.
В [2] описана электростанция, выработка электроэнергии в которой осуществляется
при подъеме шаров морской цепью и падении их один за другим при поддержке оборотов
генератора каждой секции. Запуск секций производится сжатым воздухом. Эта электростанция также обладает сложной конструкцией, сложной системой запуска и низким КПД.
Прототипом предлагаемого изобретения является электростанция [3], которая содержит корпус с постоянно открытым створом, движитель в виде турбинного колеса, установленного в створе, редуктор в виде муфт, генератор, установленный на торцевой стенке
корпуса и систему управления электростанцией.
Недостатками устройства-прототипа являются:
1. Сложность конструкции, обусловленная сложной системой передачи вращения от
вала турбины к генератору.
2. Значительная энергоемкость электростанции и невысокий КПД, обусловленные неэффективным использованием гидродинамических свойств энергоносителя и сложной передачей вращения от турбинного колеса к электрогенератору.
Задача предполагаемого изобретения заключается в упрощении конструкции электростанции и снижения ее энергоемкости.
Поставленная задача достигается тем, что в электростанции, содержащей движитель,
редуктор, электрогенератор, блок питания и блок управления, движитель выполнен в виде
системы инерционных масс, которые кинематически связаны с редуктором с возможностью движения по замкнутому циклу под действием сил тяжести. При этом электростанция снабжена электроприводом для возможности совершения инерционными массами
возвратно-поступательного движения, работа которого обеспечивается блоком управления, а блок питания выполнен в виде аккумуляторной батареи постоянного тока, связанной входом с электрогенератором, а выходом - с электроприводом.
Сущность изобретения поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображен главный вид электростанции, а на фиг. 2 вид ее спереди. Электростанция (ЭС) включает движитель, выполненный в виде системы инерционных масс, где размещены ведущее зубчатое колесо 1
движителя, ведомое зубчатое колесо 2 движителя, которые посредством своих валов 3 и 4
и подшипников установлены на опорных стойках 5. Инерционная масса движителя состоит из цепной передачи, содержащей ведущую зубчатую шестерню 6, жестко закрепленную на валу 3, ведомую зубчатую шестерню 7 и соединяющую шестерни 6 и 7 замкнутую
металлическую цепь 8. Ведомая зубчатая шестерня 7 жестко закреплена на валу 9, кото2
BY 5011 C1
рый с помощью подшипников установлен на опорных стойках 10. На замкнутой металлической цепи 8 расположены инерционные грузы 11, каждый из которых крепится к замкнутой металлической цепи 8 посредством размещенных на ней электромагнитных муфт
12. Ведомое зубчатое колесо движителя 2 соединено с редуктором 13, который посредством вала 14 кинематически связан с электрогенератором 15. Для управления работой
инерционной массы движителя ЭС снабжена приводом 16 электроприводного типа, представляющим устройство, функционирование которого осуществляется блоком управления
17. Подача питающего напряжения на электропривод 16 осуществляется от блока питания
- аккумуляторной батареи постоянного тока 18 автономного источника, подзарядка которой осуществляется от электрогенератора 15, а режим ее работы обеспечивается блоком
управления 17. Механический вращающий момент на валу 3 ведущего зубчатого колеса 1
движителя
(1)
М = F⋅R,
причем F = Р = mΣg соответствует суммарному весу инерционных грузов 11, mΣ - суммарная масса инерционных грузов 11, a g - ускорение свободного падения, R - радиус ведущей зубчатой шестерни 6. Вес и число инерционных грузов определяются требуемой
выходной мощностью
(2),
Р0 = ηpд⋅ηг⋅N
где ηpд - КПД редуктора 13,
ηг = −
¦P
p0
- КПД генератора, причем ΣР - сумма потерь в генераторе, N = М⋅ω - мощность на валу 3 движителя, ω - скорость его вращения. Как показали результаты расчета и
эксперимента, минимальное число инерционных грузов 11 - три, а максимальное их число
определяется длиной цепной передачи, скоростью движения металлической цепи, размерами грузов 11 и не превышает 10 штук. Радиус ведущей зубчатой шестерни 6 R определяется требуемой величиной механического вращающегося момента М на валу 3
движителя и при заданном значении mΣ находится в интервале от 1 м до 10 м. Радиус R2
ведомого зубчатого колеса движителя 2 зависит от коэффициента i = z1/z2, где z1, z2 - число зубьев ведущего колеса 1 и ведомого колеса 2 движителя. Радиус R1 ведущего зубчатого колеса движителя 1 составляет (1,1...1,2)R. С учетом того, что оптимальная скорость
вращения вала 3 составляет 0,1...1 об/мин, коэффициент i = 10...100. Требуемая скорость
вращения вала 14 электрогенератора 15, составляющая 300...3000 об/мин, определяется
числом пар полюсов электрогенератора 15 и передаточным числом редуктора 13.
Электропривод 16, работа которого обеспечивается блоком управления 17, содержит
систему шаговых двигателей, обеспечивающую возвратно-поступательное движение направляющих элементов электропривода 16 с инерционным грузом 11. Траектория движения направляющих элементов электропривода 16 с инерционным грузом 11 показана на
фиг. 2. Отсоединение смещенного в нижнее положение инерционного груза 11 от электромагнитной муфты 12 на замкнутой металлической цепи 8 и присоединение инерционного груза 11 к электромагнитной муфте 12 для установки его в верхнее положение на
замкнутой металлической цепи 8 осуществляется электроприводом 16 по специальным
сигналам - командам, формируемым блоком управления 17. Процесс перемещения груза
11 электроприводом 16 из нижнего положения в верхнее осуществляется в течение нескольких секунд. Блок управления 17 формирует команды управления электроприводом
16, аккумуляторной батареей постоянного тока 18, контролирует режим работы электростанции, ее электрические параметры (ток, напряжение, частоту, выходную мощность),
режим работы и технические параметры электропривода 16, аккумуляторной батареи 18.
Аккумуляторная батарея постоянного тока 18, которая является блоком питания электропривода 16, подзаряжается электроэнергией от электрогенератора 15 и обеспечивает работу электропривода 16, исключая перебой в работе электростанции при случайном
3
BY 5011 C1
прекращении выработки электроэнергии электрогенератором 15. Она также обеспечивает
питание электроэнергией блок управления 17.
При размещении на замкнутой металлической цепи 8 цепной передачи движителя
требуемого числа грузов 11 заданной суммарной массы mΣ, которые закрепляются посредством электромагнитных муфт 12, приходят во вращение с заданной угловой скоростью
ведущее и ведомое зубчатые колеса 1 и 2 движителя и через вал 4, редуктор 13, вал 14
приводят во вращение ротор электрогенератора 15, который вырабатывает электроэнергию заданной мощности. Также приходит во вращение ведущая зубчатая шестерня 6, ведомая зубчатая шестерня 7 и замкнутая металлическая цепь 8 цепной передачи. В момент,
когда один из грузов 11 инерционной массы достигнет нижнего уровня, срабатывает концевой выключатель электропривода 16 и блок управления 17 подает команды управления
на электропривод 16, который посредством системы шаговых двигателей и направляющих
элементов отсоединяет нижний груз 11 от электромагнитной муфты 12 и, по указанной на
фиг. 2 траектории, перемещает груз 11 в положение его верхнего уровня, затем подсоединяет груз 11 к электромагнитной муфте 12. При этом грузы 11 последовательно, достигая
своего нижнего уровня, посредством электропривода 16 перемещаются в верхнее положение. В результате замкнутая металлическая цепь 8 непрерывно движется по замкнутой
траектории, грузы 11 системы инерционных масс обеспечивают непрерывное вращение
ротора электрогенератора 15 с заданной угловой скоростью, который вырабатывает электроэнергию требуемой мощности. Остановка работы электростанции, например, для профилактического ремонта, возможна путем торможения ведущего зубчатого колеса 1 или
снижения суммарной массы грузов 11 ниже допустимой величины.
Создан лабораторный макет электростанции по представленной на фиг. 1 и фиг. 2
конструкции, который, как показали результаты лабораторных испытаний, эффективно
использует потенциальную энергию системы инерционных масс. Созданная электростанция, в которой рабочая длина замкнутой металлической цепи 8 составляет 15м, радиус ведущей зубчатой шестерни 6-2 м, суммарная масса из трех грузов 11-5 тон, вырабатывает
электроэнергию мощностью Р ≅ 85 кВт. При этом эффективно используется новый вид
энергии - потенциальная энергия системы инерционных масс, существенно снижается ее
энергоемкость и значительно упрощается по отношению к указанным аналогам конструкция электростанции.
Лабораторный макет электростанции прошел испытания и показал высокие механикоэнергетические свойства.
Промышленное освоение предлагаемой электростанции возможно на предприятиях
электроэнергетики и машиностроения.
Источники информации:
1. А.с. СССР 1698362, МПК Е 02В 9/00.
2. RU 93039110, МПК F 03G 7/10, 1996.
3. А.с. СССР 1824479, МПК Е 02В 9/00.
4
BY 5011 C1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
140 Кб
Теги
by5011, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа